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羟基磷灰石(HA,Ca10(PO4)6(OH)2)是人骨中无机盐的主要化学成分,是比较理想的人骨替代材料。但由于化学合成的羟基磷灰石晶体强度低、孔隙度小、骨诱导性和传导性差,使其应用受到限制。为此,人们采用各种方法制备羟基磷灰石复合材料,以改善其性能。羟基磷灰石/丝素蛋白(HA/SF)复合材料就是研究热点之一。丝素蛋白(SF)是一种天然生物材料,提取方法简单,可生物降解。丝素蛋白与羟基磷灰石复合有望获得最佳模拟人体骨生物复合植入材料。
本文以磷酸氢二钠、无水氯化钙和丝素蛋白为原料制备HA/SF复合产物。通过改变反应酸度、反应温度、反应时间、丝素蛋白加入量和原料加入顺序等研究制备HA/SF复合产物的影响规律,利用X--射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外吸收光谱(FIR)等检测手段,确定最佳的制备条件,得到一种制备HA/SF复合产物的新工艺方法:30℃、搅拌下,将制备的丝素溶液缓慢滴加到Na2HPO4·12H2O和NaOH的混合溶液中,滴加完成后继续搅拌2小时,静置48小时,抽滤、洗涤、干燥后得到HA/SF复合粉末。该方法与现有文献方法相比具有反应温度低,反应条件容易控制的特点。制备过程中,反应酸度主要影响HA/SF复合产物的化学组成、纯度和产率;反应温度主要影响HA/SF复合产物的晶粒大小和晶体完整性;反应时间和丝素蛋白加入量等也在一定程度上影响了HA/SF复合产物晶粒的大小和完美性。在此基础上,进一步探讨了HA/SF复合产物的复合机理。化学法测定表明,HA/SF复合产物中钙磷的比值分别为1.673和1.669,与相应的理论值基本一致。
此外,本文还改进了传统的丝素溶液制备方法:将一定量的脱胶桑蚕丝(剪成2cm左右长)浸入无水C2H5OH和H2O混合溶液中,润湿后加入无水CaCl2粉末,搅拌。利用CaCl2溶解时释放出的热量使脱胶桑蚕丝基本溶解,然后在(58±2)℃下,继续搅拌20~30min,即可得到所需丝素溶液。制备的丝素溶液不需经过透析,直接用于HA/SF复合产物合成。此做法既可降低溶解丝素蛋白温度,又可缩短丝素溶液制备时间。